Edition et analyse du modèle de tâches

L’édition du modèle de tâches « Preliminary Cockpit Preparation » a été réalisé à partir du FCOM de l’airbus A350. La Figure 108 représente la vue éclatée du modèle de tâches de la préparation préliminaire du cockpit. Comme on peut le remarquer, ce modèle est illisible, il faudrait zoomer pour pouvoir l’analyser, et même en zoomant, il sera impossible d’avoir une vue d’ensemble du modèle. Le modèle compte plus de 1700 éléments de la notation, 991 tâches, 366 opérateurs et 414 objets manipulé (voir la Figure 109). L’outil Hamsters propose plusieurs fonctionnalités qui permettent d’éditer un tel modèle de tâche si complexe, en offrant la possibilité de structuration à l’aide de subroutines, composants, copies data et copies tâche.

Figure 108. Modèle de tâches "Preliminary Cockpit Preparation"

Figure 109. Panneau de statistique du modèle de tâche "Preliminary Cockpit Preparation"

Nous avons commencé à structurer le modèle de tâches à l’aide de subroutine, pour obtenir des sous but au but principal qui est la préparation préliminaire du cockpit. La Figure 110 représente le modèle de tâches décomposé en subroutine, on y retrouve les sous buts présenté dans la section précédente. Pour éxecuter cette tâche, le pilote devra effectuer en séquence : la mise sous tension de l’avion (Aircraft power-up), l’initialisation su système d’information embarqué (OIS initialization), l’allumage et la vérification de l’ECAM et du carnet de contrôle (ECAM/Logbook check), démarrage de l’APU (APU start) et la préparation du système d’information embarqué. Chaque sous but de ce modèle est de type « subroutine », qui sont décrit dans des modèles à part.

Figure 110. Modèle de tâches "Preliminay cockpit preparation" décomposé à l'aide de subroutine

Pour la suite de cette section, nous allons seulement détailler la subroutine « Aircraft power- up ». La Figure 111 représente un des sous buts de la tâche « Preliminary cockpit preparation », qui est elle-même décomposé en d’autres sous buts sous forme de subroutine. On y retrouve les sous buts suivants : vérification des leviers des moteurs (Check ENG 1, 2 MASTER LEVERS), vérification de la position du sélecteur de démarrage des moteurs (Check ENG START selector), vérification que le levier du train d’atterrissage est en position DOWN (Down LG lever), vérifier ou mettre à Off les deux sélecteurs des essuies glace (Set OFF both WIPER selectors), vérifier la charge des batteries et les actionner (Check BAT 1, BAT EMER 1, BAT

EMER 2, BAT 2 and set on), actionner le bouton de l’alimentation électrique extérieur, mettre les sélecteurs de la référence inertiel en position NAV (All IR MODE selectors), et enfin vérifier ou allumer les lumières du cockpit (Set-Check COCKPIT LIGHT).

Figure 111. Modèle de tâches "Aircraft power-up"

Dans le but d’illustrer l’utilisation des composants, nous allons seulement détailler la subroutine « Check BAT 1, BAT EMER 1, BAT EMER 2, BAT 2 and set ON » (voir Figure 112) et plus particulièrement les modèles de tâches « Switch ALL BAT [OFF] » et « Switch ALL BAT [ON] », les autres subroutine sont disponible dans les annexes.

La Figure 112 décrit la tâche de vérification de l’état de charge des batteries, deux batteries principales et deux batteries de secours, et les mettre en marche. En séquence, l’utilisateur dois vérifier l’état de charge des batteries puis les charger s’il le faut avant de les mettre en marche. Pour recharger les batteries, il faut les mettre à l’état « OFF », et à l’aide du sélecteur de batterie, on vérifie si toutes les batteries sont à au moins 25 volt. Si au moins une des batteries n’est pas à 25 volt, il faut les charger. Pour charger les batteries, l’utilisateur met les batteries en état « ON », puis sélectionne dans l’ordre de priorité le générateur extérieur (s’il est disponible) ou bien l’APU, pour recharger les batteries. Au bout de 45 minutes, il faut revérifier l’état de charge des batteries, s’ils ne sont pas chargés, on change de dispositif de charge, par exemple si la charge s’effectuait à l’aide du générateur extérieur, cette fois ci on les charge avec l’APU, et vis vers ça, jusqu’à ce que les batteries soient à au moins 25 volt, puis on met en marche les batteries.

Figure 112. Modèle de tâches de vérification de l'état de charge des batteries

Dans le modèle de tâches de la Figure 112, on remarque que deux sous tâches se répète plusieurs fois, qui sont les actions d’allumer ou d’éteindre les batteries. Les séquence d’actions de ces deux tâches sont presque les mêmes, et sont réutilisé à plusieurs reprises. L’utilisation des composants est utile dans ce cas. Dans la Figure 113 on décrit le template du composant « Switch All BAT » qui est de changer l’état des batteries, vers « ON » s’il étaient à « OFF », ou à « OFF » s’ils étaient à « ON ».

La Figure 113 représente le composant de changement d’état des batteries, et avec deux paramètre en entrée, le paramètre « State » qui représente l’état sur laquelle on veut mettre les batteries, et le paramètre « LightButton » qui décrit l’état de la lumière qui s’affiche sur les boutons qu’on manipule, si les batteries sont dans l’état « OFF » alors les lumières sur les boutons sont allumés, et s’il sont à « ON » alors ils sont éteint. Les DODs en bleu dans le modèle de tâches représentent les 4 périphérique d’entrée/sortie qui sont les boutons des batteries. Le modèles de tâches se décompose en 4 sous branches exécutable en séquence, chaque branche correspond au modèle de tâches qui est de changer l’état de l’un des 4 batteries. Pour changer d’état de la batterie 1 (voir la branche « Switch <State> BAT 1 pb-sw » de la Figure 113), l’utilisateur dois percevoir le bouton « BAT 1 (pb-sw) », analyser si la lumière « OFF » du bouton est allumée ou non, tout dépend de la valeur passer en paramètre « LightButton », si l’information (DOD en vert) « OFF light » est égal à la valeur du paramètre

« State », alors l’utilisateur dois changer l’état du bouton, en appuyant sur le bouton « BAT 1 (pb-sw) », la lumière du bouton s’allumer ou s’éteint, et l’utilisateur le perçois.

Les 3 autres branches « Switch BAT EMER 1 pb-sw », « Switch BAT EMER 2 pb-sw » et « Switch BAT 2 pb-sw » sont identique à « Switch BAT 1 pb-sw », à part que le bouton manipuler n’est pas le même. Ici on pourra remplacer chaque branche par une instance d’un composant, avec en paramètre le périphérique manipulé.

Figure 113. Modèle de tâches du composant "Switch All BAT"

Le composant de la Figure 113 est instancié dans le modèle de tâches de la Figure 112 avec des paramètres différents. La Figure 114 représente une des instances possibles du composant « Switch All BAT », avec comme valeur « OFF » du paramètre « State », et « ON » du paramètre « LightButton ». Cette instance permet de décrire les actions à effectuer pour mettre à « OFF » l’état des batteries, ce qui veut dire que la lumière « OFF » sur les boutons doit être allumé.

Figure 114. Modèle de tâches de l'instance du composant " Switch All BAT", qui décrit la tâche pour éteindre les batteries

Conclusion

Les modèles de tâches fournissent un support à la conception centrée utilisateur car ils permettent de s’assurer que le système interactif offre les fonctionnalités nécessaires à l’utilisateur au moment où elle/il en a besoin. Les travaux présentés dans cette thèse ont pour but de montrer que les modèles de tâches peuvent aussi fournir un support à la prise en compte pendant la conception d’un système interactif, des erreurs humaines possibles lors de l’utilisation du système. Les principales contributions présentées dans cette thèse sont:

- Les extensions apportées à la notation HAMSTERS qui permettent de décrire les erreurs humaines et leurs causes dans les modèles de tâches, avec en particulier l’élément de notation permettant de décrire l’action erronée que l’on peut observer, appelé phénotype, et l’élément de notation permettant de décrire la cause de l’erreur, appelé génotype (chapitre 4)

- Les extensions apportées à l’outil d’édition et de simulation des modèles de tâches HAMSTERS pour permettre la représentation des erreurs humaines possibles et de leurs causes (chapitre 4)

- Le processus TASSE permettant d’effectuer les étapes suivantes de manières systématiques : identification des erreurs humaines possibles, analyse de leur impact, utilisation de cette analyse et de l’analyse de déviations opérationnelles constatées afin de concevoir une nouvelle version du système interactif en supprimant les éléments de conception pouvant être à la source de ces erreurs (chapitre 5)

- Les extensions apportées à l’outil d’édition et de simulation des modèles de tâches HAMSTERS pour fournir un support au processus TASSE, avec en particulier la fonction d’aide à l’identification systématique des génotypes possibles pour chaque tâche et la fonction d’ajout d’autres types de classification d’erreurs humaines (chapitre 5)

- Les extensions à la notation et à l’outil HAMSTERS qui augmentent le pouvoir d’expression de la notation et sont nécessaires pour décrire les données liées à certaines erreurs dans les modèles de tâches, avec en particulier les éléments de notations permettant de décrire les informations et connaissances requises et manipulées lors de l’exécution de tâches (chapitre 6)

- L’application des extensions de description des données apportées à la notation et à l’outil HAMSTERS sur une étude de cas industrielle dans le domaine d’application de l’aéronautique (chapitre 6)

Les limitations des contributions présentées dans cette thèse sont liées au périmètre de validation du processus TASSE ainsi qu’au support fourni pour la modélisation :

- Le processus TASSE, ainsi que les extensions apportées à la notation et à l’outil ont été partiellement validées avec une étude de cas industrielle d’un domaine d’application

particulier, l’aéronautique. La validation de ces contributions est donc partielle et restreinte à un seul domaine d’application.

- La mise en œuvre du processus TASSE est actuellement possible avec la notation et l’outil HAMSTERS mais pas avec d’autres notations et outils. Des modèles de tâches produits avec d’autres notations et outils ne peuvent pas être utilisés directement. Cependant, les principes des extensions à la notation et à l’outil sont transférables et réutilisables aux autres notations et outils existants.

- Malgré les fonctions ajoutées dans l’outil HAMSTERS pour gérer la quantité d’informations manipulées dans les modèles de tâches, les modèles peuvent devenir compliqués à lire, à vérifier et à valider.

Perspectives

Des perspectives à court et moyen terme peuvent tout d’abord être dégagées à partir des limitations des contributions présentées dans cette thèse :

- Le processus TASSE, ainsi que les extensions apportées à la notation et à l’outil HAMSTERS doivent être appliquées entièrement avec des études de cas de domaines

d’applications divers, comme par exemple les applications de bureau et le commerce

électronique.

- Afin de faciliter l’utilisation du processus TASSE dans le cas où le concepteur possède déjà des modèles de tâches produits avec d’autres outils, des fonctions d’import de

modèles de tâches pourraient être ajoutées à l’outil HAMSTERS.

- Concernant les difficultés de lecture, vérification et validation des modèles de tâches contenant des descriptions d’erreurs humaines, l’étude de la rentabilité d’une

représentation explicite des erreurs humaines permettrait de fournir des

recommandations sur la pertinence de l’utilisation du processus en fonction des contraintes de conception et développement du système interactif.

De plus, d’autres pistes sont envisageables à court et moyen terme :

La prise en compte, dans le processus TASSE de la fréquence d’exécution des tâches. La description de la fréquence d’exécution des tâches dans les modèles permettrait de quantifier des risques d’erreurs et ainsi d’optimiser le traitement de la prise en compte de ces erreurs potentielles dans les phases de conception.

La prise en compte, dans le processus TASSE, des contraintes temporelles auxquelles l’utilisateur doit faire face. (Palanque & Basnyat, 2004) a montré que les contraintes temporelles augmentait les risques d’erreurs. L’identification et la représentation dans les modèles de tâches des contraintes temporelles pour l’exécution des tâches et des relations entre ces contraintes temporelles et les risques d’occurrence des erreurs permettrait ainsi d’optimiser le traitement de la prise en compte de ces erreurs potentielles dans les phases de conception. La prise en compte de l’environnement de travail de l’utilisateur. Des travaux préliminaires nous ont permis de montrer qu’il est possible de mettre en relation des modèles en trois dimensions de l’environnement de travail de l’utilisateur avec des représentations des tâches et des données manipulées (Fahssi, Martinie, & Palanque, 2016), ceci dans le but d’analyser l’impact de la disposition des différents objets requis pour l’exécution d’une tâche sur la performance de l’utilisateur. En se basant sur ces travaux préliminaires, il serait intéressant d’étudier comment prendre en compte l’impact de l’environnement physique de l’utilisateur sur les risques d’erreurs.

Ainsi que l’amélioration de l’outil de modélisation de tâches pour la prise en compte de la génération automatique des erreurs humaines, et cela à partir d’un apprentissage de l’outil au court des analyses effectuées. La proposition d’une aide d’identification des erreurs lors de

simulation des modèles de tâches, et aussi l’amélioration de la notation et de l’outil HAMSTERS pour gérer les différents opérations de manipulation des données et objets.

A plus long terme, il serait intéressant d’élargir le périmètre actuel des travaux présentés dans cette thèse. Le processus TASSE concerne les tâches d’un seul utilisateur. Quelles approches et quels outils permettraient de prendre en compte les erreurs humaines lors de la conception de collecticiels ? La notation et l’outil HAMSTERS permettent actuellement de décrire les

activités collaboratives (MARACCASS, 2015), mais il faudrait étudier si les contributions

présentées dans cette thèse sont suffisantes pour identifier et décrire les erreurs humaines de collaboration. Il serait aussi intéressant de fournir les moyens aux concepteurs d’analyser comment la collaboration entre utilisateur peut fournir un support à la résolution d’erreurs (Reason, 1990)

Publications personnelles

Célia Martinie, Philippe Palanque, Racim Fahssi, Jean-Paul Blanquart, Camille Fayollas, Christel Seguin. Task

Model-Based Systematic Analysis of Both System Failures and Human Errors. IEEE Transactions on Human-

Machine Systems vol:462. p:243-254. IEEE.

Racim Fahssi, Célia Martinie, Philippe Palanque. Embedding explicit representation of cyber-physical

elements in task models. IEEE International Conference on Systems, Man and Cybernetics 2016. p:1969-1974.

IEEE Systems, Man, and Cybernetics Society.

Camille Fayollas, Célia Martinie, Philippe Palanque, Racim Fahssi. Task Models for Supporting Function

Allocation between Operators and Autonomous Systems: Application to Collision Avoidance Operations for Spacecraft. AAAI 2015 Spring Symposium on Intelligent systems for supporting distributed human teamwork

2016. AAAI Press.

Camille Fayollas, Célia Martinie, Philippe Palanque, Racim Fahssi. Accounting for Organisational faults in

Task Model Based Systematic Analysis of System Failures and Human Errors. IFIP WG 13.5 Workshop on

Resilience, Reliability, Safety and Human Error in System Development 2015. p:101-116. University of Bamberg Press.

Racim Fahssi, Célia Martinie, Philippe Palanque. Enhanced Task Modelling for Systematic Identification and

Explicit Representation of Human Errors. IFIP TC13 Conference on Human-Computer Interaction 2015

(INTERACT). Springer-Verlag.

Philippe Palanque, Racim Fahssi, Célia Martinie, Marco Winckler, Michel Galindo. Retour d'expérience sur

l'enseignement de la modélisation des taches au Master Interaction Homme-Machine de Toulouse. GT

Modèles de Tâches - IHM 2015.

Camille Fayollas, Célia Martinie, David Navarre, Philippe Palanque, Racim Fahssi. Fault-Tolerant User

Interfaces for Critical Systems: Duplication, Redundancy and Diversity as New Dimensions of Distributed User Interfaces. Workshop on Distributed User Interfaces 2014 (DUI). ACM.

Peter Forbrig, Célia Martinie, Philippe Palanque, Marco Winckler, Racim Fahssi. Rapid Task-Models

Development Using Sub-models, Sub-routines and Generic Components. Human-Centered Software

Engineering 2014 (HCSE). p:144-163. Springer Berlin / Heidelberg.

Célia Martinie, Eric Barboni, David Navarre, Philippe Palanque, Racim Fahssi, Erwann Poupart, Eliane Cubero- Castan. Multi-Models-Based Engineering of Collaborative Systems: Application to Collision Avoidance

Operations for Spacecrafts. ACM SIGCHI conference Engineering Interactive Computing Systems 2014

(EICS). ACM DL.

Racim Fahssi, Célia Martinie, Philippe Palanque. HAMSTERS : un environnement d'édition et de simulation

de modèles de tâches (Démo). Interaction Homme-Machine 2014 (IHM). ACM DL.

Célia Martinie, Philippe Palanque, Martina Ragosta, Racim Fahssi. Extending Procedural Task Models by

Explicit and Systematic Integration of Objects, Knowledge and Information. European Conference on

Références

André, F., Azzouzi, Y., & Hoarau, R. (2009). Edition centrée utilisateur de modèle: application au Modèle de tâches. Toulouse.

Annett, J. (2003). Hierarchical task analysis. Handbook of cognitive task design, 2, 17-35. Annett, J., & Duncan, K. D. (1967). Task analysis and training design.

Baber, C., & Stanton, N. A. (1994). Task analysis for error identification: a methodology for designing error-tolerant consumer products. Ergonomics, 37(11), 1923-1941.

Barboni, E., Ladry, J.-F., Navarre, D., Palanque, P., & Winckler, M. (2010). Beyond modelling: an integrated environment supporting co-execution of tasks and systems models. Proceedings of the 2nd ACM SIGCHI symposium on Engineering interactive computing systems (pp. 165-174). Berlin, Germany: ACM.

Baron, M., Lucquiaud, V., Autard, D., & Scapin, D. (2006). K-MADe: un environnement pour le noyau du modèle de description de l'activité. Proceedings of the 18th Conference on l'Interaction Homme-Machine (pp. 287-288). ACM.

Baudisch, P., Cutrell, E., Robbins, D., Czerwinski, M., Tand-ler, P., Berderson, B., & Zierlinger, A. (2003). Drag-and-Pop and Drag-and-Pick: Techniques for Accessing Remote Screen Content on Touch-and-Pen-operated Systems. IFIP TC 13 International Conference on Human Computer Interactions (INTERACT 2003) (pp. 57-64). Zurich, Suisse: IOS Press.

Brown, M., & Leveson, N. G. (1998). odeling controller tasks for safety analysis. Workshop on Human Error and System Development.

Caffiau, S., Scapin, D., Girard, P., Baron, M., & Jambon, F. (2010). Increasing the expressive power of task analysis: Systematic comparison and empirical assessment of tool- supported task models. Interacting with Computers, 22(6), 569-593.

Card, S. K. (2017). The psychology of human-computer interaction. CRC Press.

Card, S. K., Moran, T. P., & Newell, A. (1980). The keystroke-level model for user performance time with interactive systems. Communications of the ACM, 23(7), 396-410.

Card, S. K., Newell, A., & Moran, T. P. (1983). The Psychology of Human-Computer Interaction.

Card, S., Moran, T., & Newell, A. (1986). The model human processor: An engineering model of human performance. John Wiley & Sons.

Card, S., Newell, A., & Moran, T. P. (1983). The psychology of human-computer interaction. New Jersey, USA: L. Erlbaum Associates Inc.

Diaper, D. (2001). Task analysis for knowledge descriptions (TAKD): a requiem for a method. Behaviour & Information Technology, 20(3), 199-212.

Diaper, D., & Stanton, N. (2003). The handbook of task analysis for human-computer interaction. CRC Press.

EASA. (2007). CS 25: Certification for large Aeroplanes.

Embrey, D. (1986). SHERPA: A systematic human error reduction and prediction approach. Proceedings of the international topical meeting on advances in human factors in nuclear power systems, 18, pp. 184-193. Knoxville, USA.

(1986). Expert report to the IAEA on the Chernobyl accident 61. Atomic Energy.

Fabio, P., Breedvelt-Schouten, I., & de Koning, N. (1999). Deriving presentations from task models. Engineering for Human-Computer Interaction (pp. 319-337). Boston: Springer. Fahssi, R., Martinie, C., & Palanque, P. (2015). Enhanced task modelling for systematic identification and explicit representation of human errors. INTERACT (pp. 192-212). Bamberg: Springer.

Fahssi, R., Martinie, C., & Palanque, P. (2016). Embedding explicit representation of cyber- physical elements in task models. Systems, Man, and Cybernetics (SMC) (pp. 001969- 001974). IEEE International Conference on. IEEE.

Forbrig, P., Martinie, C., Palanque, P., Winckler, M., & Fahssi, R. (2014). Rapid Task-Models Development Using Sub-models, Sub-routines and Generic Components. HCSE 2014 Proceedings of the 5th IFIP WG 13.2 International Conference on Human-Centered Software Engineering. 8742, pp. 144-163. Paderborn, Germany: Springer.

Giese, M., Mistrzyk, Pfau, A., & Von Detten, M. (2008). AMBOSS: a task modeling approach for safety-critical systems. Engineering Interactive Systems (pp. 98-109). Berlin: Springer.

Grossman, T., & Balakrishnan, R. (2005). The bubbe cursor: enhancing target acquisition by dynamic resizing of the cursor's activation area. International Conference on Human Factors in Computing Systems (CHI'05) (pp. 281-290). Portland, Oregon: ACM. Hartson, R. H., Siochi, A. C., & Hix, D. (1990). The UAN: A user-oriented representation for

direct manipulation interface designs. ACM Transactions on Information Systems (TOIS), 8(3), 181-203.

Hollnagel, E. (1991). The Phenotype of Erroneous Actions: Implications for HCI Design. Human-ComputerInteraction and Complex Systems.

Hollnagel, E. (1993). The phenotype of erroneous actions. International Journal of Man- Machine Studies, 39(1), 1-32.

Hollnagel, E. (1998). Cognitive reliability and error analysis method (CREAM). Elsevier. Hoppe, H. U. (1987). A grammer-based approach to unifying task-oriented and system-oriented

interface descriptions. Selected papers of the 6th Interdisciplinary Workshop on Informatics and Psychology: Mental Models and Human-Computer Interaction 1 (pp. 353-374). North-Holland: Publishing Co.

International Standard Organization. (1996). DIS 9241-11: Ergonomic requirements for office work with visual display terminals (VDT) - Part 11 Guidance on Usability.

ISO. (1989). ISO 8807 Information Processing Systems - Open Systems Interconnection - LOTOS - A Formal Description Technique Based on temporal Ordering of

Dans le document Identification systématique et représentation des erreurs humaines dans les modèles de tâches (Page 142-176)